初级永磁直线电机双动子电流镜像容错控制

为解决双动子无电流传感器控制算法存在参数依赖性高、鲁棒性差等问题,提出一种电流镜像容错控制(current mirror fault-tolerant control,CMFC)策略,在仅采用单动子相电流传感器的条件下完成两台级联动子的控制。双动子系统中动子1为正常动子,采用传统的有限集模型预测控制(finite control set-model predictive control,FCS-MPC)完成电流的跟踪控制。动子2为故障动子,所有电流传感器均发生故障。CMFC控制将动子2虚拟电流与动子1的虚拟电流作为FCS-MPC控制器的输入并完成电流跟踪控制。通过完成两台动子的虚拟电流跟踪,由镜像原理实现两台动子的实际电流跟踪。理论分析和仿真实验证明了CMFC控制能实现动子2实际电流的稳定控制,且具有鲁棒性高的特点。     

永磁直线电机的滑模控制与非线性效应补偿

永磁直线电机(PMLM)伺服系统易受外部扰动、非线性效应等不确定性因素的影响,传统的PID控制方法难以获得满意的控制效果.针对上述问题,提出基于饱和指数趋近律的滑模控制与非线性效应补偿的控制策略,采用滑模控制来提高系统的鲁棒性和稳定性,加入速度、加速度前馈提高系统的响应时间,并针对PMLM的非线性效应对系统的定位精度影响较大,对力的波动、摩擦力进行补偿,提高系统的动态性能.采用上述控制策略在MATLAB仿真平台进行分析,研究结果表明,提出的控制策略可以改善PMLM伺服系统的动态性能,提高系统的稳定性、鲁棒性与定位精度.     

永磁直线电机的无模型自适应控制方法研究

将基于全格式线性化的单入单出非线性离散时间系统的无模型学习自适应控制方法应用在永磁直线电机的速度和位置控制中.控制器的设计是无模型的,是直接基于称为拟梯度的向量,拟梯度向量是通过新型参数估计算法,根据给出的永磁直流直线电机运动模型的输入输出信息在线导出的.无模型控制方法非常适用于实际的阶数难以知道或难以辨识,且是时变的非线性系统.实现了系统阶数较高时的有效控制,弥补了经典自适应控制阶数高时在线计算量过大而不能适应于系统快速变化过程的不足.利用Matlab软件进行仿真实验,验证了该方法对电机这种具有不确知动态的非线性系统的稳定性和抑止外部干扰和噪声的有效性和鲁棒性.     

永磁直线同步电机电流检测系统设计

直线驱动系统由于机械结构简单而获得广泛应用.本文提出一种基于磁场平衡式霍尔电流传感器的永磁直线同步电机的电流检测系统及其实现方案.分析了电流检测系统的基本原理、电流信号的处理以及电流的过流保护的功能.实验结果验证了电流检测系统的有效性.     

永磁直线电机扰动力的在线辨识与补偿

研究双永磁直线电机(PMLM)同步控制系统,根据系统的阶跃响应分析电机扰动力动态特征,建立系统模型,设计对系统参数进行在线辨识的算法,将系统辨识结果前馈补偿到电机输入端,以减小扰动力对系统同步性能的影响。仿真结果表明,运用该方案能减小两个电机之间的同步误差,进而提高系统的鲁棒性。     

永磁直线电机扰动估计与补偿的位置反步控制

由于永磁直线同步电机直接驱动负载,负载突变、摩擦力和推力波动等各种干扰也将无缓冲地直接作用于电机动子上,如果不加以考虑,将会严重影响伺服系统的精度.为了克服不确定性扰动给永磁直线同步电机位置伺服系统带来的不良影响,提出一种鲁棒反步控制策略.首先,对永磁直线同步电机的数学模型进行分析,将负载阻力、推力波动和摩擦力等作为总干扰;然后,设计一种观测器对总干扰进行估计,将干扰的估计值引入到反步控制律中,起到对扰动进行补偿的作用,并利用Lyapunov函数分析系统的稳定性;最后,通过与不带扰动补偿的反步控制进行仿真比较,结果表明所提出的控制策略能够有效消除不确定性扰动对系统的影响,增强伺服系统的鲁棒性,提高电机位置的跟踪精度.     

无源多动子永磁同步直线电机定位方法研究

为实现永磁同步直线电机系统中对多个无源动子的绝对定位,设计了基于双磁道的短磁栅、长传感器定位方案。双磁道包括增量式磁道和绝对式磁道,每个磁道中的短磁栅为永磁体阵列,长传感器内霍尔阵列由线性霍尔芯片组成,且长传感器包含多个线性霍尔阵列。其中,增量式磁道采用区间查表方式计算位移增量,绝对式磁道采用连续位移编码方式识别绝对偏移量。定子传感器数字信号输出的霍尔芯片阵列与主控MCU之间通过总线方式连接,且信号处理和传输均在MCU中进行,简化了硬件电路。结果表明,无源多动子绝对位置传感器具有不同应用场景便于移植的特点,使无源动子的定位更灵活。     

永磁电机无传感器的控制方法

使用内置永磁电机,高频信号注入法可以提供精确的速度控制,而不需要反馈传感器。     

自抗扰控制在永磁直线电机控制中的应用

针对在工业中广泛应用的PID控制器的特点及存在的问题做了分析,并介绍了自抗扰控制技术的原理、结构、以及控制器的设计.对一个永磁直线电机在考虑将电机耦合视为内扰及外部摩擦干扰情况下的具体实例给出了采用自抗扰控制技术的仿真结果.同时对简化的电机模型也给出了采用PID调节的仿真结果.结合仿真结果可以看到自抗扰控制器的抗干扰性和鲁棒性都优于经典PID控制器.     

永磁电机无速度传感器仿真研究

提出一种永磁电机无速度传感器速度估算的方法。该方法专门针对低速和零速时的速度估算,基于调速系统的d轴电流调节器的输出电压包含了转子位置误差的信息。算法简单,实时性强,仿真实验验证了该方法的有效性和准确性。     

双边磁通切换直线电机无速度传感器控制

为了实现良好的双边磁通切换永磁直线电机(DLFSPM)的速度辨识,提出了一种带锁相环的滑模观测器进行控制。首先,基于DLFSPM电机特性,建立其数学模型,并设计该电机的传统滑模观测器的控制策略;然后针对传统滑模观测器存在抖动和角度偏差的问题,引入锁相环算法,并使用新切换函数代替符号函数,从而消弱抖振和较小角度偏差;最后对该系统在速度突变、负载突变工况下的动态性能进行仿真研究。仿真结果表明,优化后的滑模观测器控制策略能有效减小系统抖振,速度识别精准,波动小,电机工作平稳,鲁棒性好,动态响应快,证明了所提控制策略的可行性和有效性。     

永磁同步直线电机模型预测控制系统设计研究

为了提升永磁同步直线电机作业参数预测精度,改善电机模型控制效果,对电机模型预测控制器作业原理展开探究,提出预测控制系统设计研究。该系统利用预测模型获取电机作业参数数据,经过反馈校正,采取.滚动优化处理,生成电机作业控制命令。系统测试结果显示,本电机模型预测控制系统能够较为精准的识别电机作业速度,最大误差为003m/s,达到模型预测精度要求,并且电机作业控制达到了操控标准,可以作为电机作业控制辅助工具。     

永磁同步直线电机的分数阶超螺旋滑模控制

为了提高永磁同步直线电机的跟踪性能,增强系统的鲁棒性,本文提出了分数阶超螺旋滑模控制策略.首先,针对外部扰动以及系统的未知状态设计广义超螺旋观测器,其能够精确估计永磁同步直线电机的速度和外部扰动.其次,将分数阶理论和终端滑模控制理论相结合,提出有限时间收敛的分数阶超螺旋滑模控制器,以实现永磁同步直线电机的跟踪控制.最后,通过仿真对比验证所提方案的有效性.     

基于MRAS的永磁超环面电机无位置传感器控制

在研究永磁超环面电机结构与驱动机理的基础上,分析计算了该电机的电感,并建立了该电机的数学模型。基于无位置传感器控制的优点,设计了基于模型参考自适应(MRAS)的永磁超环面电机无位置传感器控制系统,并进行了该控制系统的仿真。仿真结果表明,基于MRAS的永磁超环面电机转速估计误差较小,模型参考自适应控制系统能实现对行星架转子角速度的高精度辨识,该控制系统控制效果良好。     

基于连续控制集的永磁同步直线电机模型预测控制

永磁同步直线电机(permanent magnet linear synchronous motor, PMLSM)目前多被应用于直线牵引系统,例如轨道交通、无绳电梯等.传统的永磁同步直线电机预测控制主要考虑有限控制集模型预测控制(finite-control-set model predictive control, FCS–MPC),在一个系统采样周期从备选的开关状态中选择一个相对最优的开关状态送入逆变器中.该方法的计算量通常随着预测步长的增加呈几何增长,因而限制了其广泛使用.本文针对PMLSM提出一种基于二次优化的连续控制集模型预测控制(continuous-control-set model predictive control, CCS–MPC)策略.该方法在每个周期内选择两组开关状态送入逆变器,表现为两个相邻电压矢量的合成,因而可以达到更为平滑的控制效果.策略结合了FCS–MPC中的扇区划分原理,将扇区中的两个相邻非零矢量和一个零矢量等效合成为二次优化的最优控制矢量.与此同时,在二次优化的框架下CCS–MPC有效地避免了多步预测控制中计算量过大的问题.仿真与实验结果表明在相同条件下,所提方法相较于空间矢量调制以及FCS–MPC能获得更好的PMLSM控制效果.     

基于变结构模型参考自适应的双绕组永磁容错电机转子位置估计算法

双绕组永磁容错电机综合考虑了单电机和双余度容错控制系统的优缺点,适用性更强.根据双绕组三相永磁容错电机的基本结构和数学模型,讨论电机在无故障和绕组开路及短路故障情况下不同的容错控制策略.在进行转子位置估计时,将传统的滑模变结构(SMO)控制与模型参考自适应(MRAS)控制相结合,同时采用双正切函数代替符号函数以降低滑模抖动现象,准确地估算出电机在正常和故障情况下的转子位置信息.     

基于迟滞函数的永磁同步直线电机滑模控制

研究永磁同步电机性能优化问题,由于直接驱动负载,永磁同步直线电机的伺服性能容易受摩擦阻力、波纹推力、负载力等各种扰动力的影响.滑模控制具有对扰动及参数变化不敏感、物理实现简单、响应速度快的特点,但一直存在的抖振问题引起系统的稳定性和精确性差.针对离散变结构控制系统存在的问胚,为了提高系统的控制性能,提出了一种新的滑模趋近律,采用迟滞函数代替指数趋近律中的符号函数.仿真方法简单,易于实现.仿真结果表明,控制策略可以提高系统对参数摄动和外在扰动的鲁棒性,有效抑制滑模控制的"抖振"问题,提高了系统控制质量,为设计提供了依据.     

应用于感应电机矢量控制中的逆变器死区补偿

为了减小电压源型逆变器死区时间引起的输出电压畸变,对死区产生的原因进行分析,总结出三点原因,列出误差电压计算公式,最后运用到感应电机矢量控制中,对u_a、u_b、u_c三项输入到逆变器中的电压进行补偿。该补偿策略首先计算控制周期内的误差时间,算出误差时间与电流的对应关系,最后将算出的周期T_S内误差电压补偿到逆变器输入端上。通过补偿误差电压,降低了电流谐波对控制系统的影响,同时电网侧的能量利用率得到了提高。实验结果表明,该策略对电流波形起到了改善作用。     

基于滑模变结构的永磁同步直线电机控制系统研究

永磁同步直线电机具有非线性、耦合性、负载扰动、时变不确定性等特点,简单PID控制很难做到精确的控制.针对永磁同步直线电机PID控制动态响应慢、抗干扰能力差等不足,提出用滑模控制器代替PID控制器的控制策略.实验仿真结果表明,相对于PID控制器,滑模控制器系统在快速性及稳定性方面得到很大的提高.